工业革命的进程

所谓工业革命，就是将机器应用于工业，用机器生产取代手工制作，从而开创出一个现代化机械文明的时代。

英国首先实现工业化的行业是纺织业。在前工业时代，毛麻纺织业就是英国的一个重要产业，而棉纺织业则是18世纪英国的一个新兴产业。正是这个新兴产业成了第一个机械化的工业部门。自18世纪30年代起，英国纺织业出现了一系列发明创造。1733年，兰开夏的钟表匠约翰·凯伊发明了飞梭，使织布工的产量翻了一番。1760年，英国皇家艺术协会悬赏奖励成功制造出纺织机者，在此后的数年中，多种发明相继出现。1764年，哈格里夫斯发明“珍妮纺纱机”，可同时操作多个纺锤；1769年，阿克赖特发明水力纺纱机，用水力代替了人力；1779年，克伦普顿发明走绽纺纱机，或称“骡机”，它综合了前两项发明的主要特点。新式纺纱机器的发明也带动了用机器织布难题的解决。1785年，传教士卡特赖特发明了动力织机，后于19世纪20年代经夏普和罗伯茨的改良后，机器最终替代了织布工人。由于纺织业的工业化，从18世纪末到1870年间，英国的棉织品产量增长了20倍。

但仅仅依靠纺织业是不可能导致工业革命发生的，要创造一种新的经济模式，需要一种全新的能源作为动力。人类很早就知道使用能源。但除了人力、畜力之外，只知道火力、风力、水力。特别是人们不知道能源的转换，如将热能转变为动能。直到一项重要的发明诞生于英国的煤矿，这一问题才得到解决。

工业革命前数个世纪，无论是工业生产还是家庭取暖，所需的主要材料都是木材。木材的大量使用使木材的供应日渐枯竭，在欧洲许多地方都出现了“木材危机”。英国森林覆盖率只有5%-10%，随着人口膨胀，森林被大量砍伐，木材严重短缺。但对英国人来说，幸运的是，英国有大量非常贴近地表的煤矿。16世纪时，英国就开始鼓励用煤作燃料。这样，人们开始烧煤以代替木材。但煤矿易于淹水，必须将水抽干才便于采煤。正是为了抽干矿井里的水，蒸汽机诞生了。蒸汽机的原理很简单，将水加热，产生蒸汽，蒸汽推动活塞，将活塞连接到泵，即可将矿井中的水抽出。这样，热能便转化为动能。

最初的蒸汽机是由托马斯·纽卡曼于1712年设计的。蒸汽机需要燃料，燃料的花费十分昂贵，然而，蒸汽机恰恰用于煤矿，因而，燃料几乎是免费的。采煤业采用蒸汽抽水机后，使英国蕴藏的大量泥炭和地表煤被开采出来，解决了燃料问题。

18世纪60年代，詹姆斯·瓦特对机器进行了全方位改进。蒸汽机效率得到改善后，被应用到纺织机和轧棉机上，从而英国的纺织业脱胎换骨，生产出大量廉价产品。

冶铁业也是英国的一个古老的工业部门，但长期以来都是烧木炭熔解铁矿石。据估计，生产两吨铁需要三平方公里森林的木材。这就是说，如果用铁来代替木材的话，同样要消耗大量的木材。为了获得炼铁所需木材，欧洲不少国家的森林几乎砍伐殆尽。1735年，英国人达比发明了焦炭炼铁法，可以不再使用木炭炼铁。但用这种办法炼成的铸铁质劣易碎。1784年，英国人科特注册了“搅拌精炼法”的专利。使用这种办法，可以减少产品杂质，加快炼铁进程，生产出更高质量的锻铁。这使得英国在不到20年时间里铁产量增加了4倍，英国工业远远领先于欧洲其他国家。1856年，英国人贝塞麦发明了最早的炼钢法。1864年，德国人西门子和法国人马丁兄弟发明了平炉炼钢法。自此，钢取代了铁。

另一项重大发明，发生在交通运输领域，那就是火车的发明。最早的火车是蒸汽机和铁轨的结合。当时“铁路”已经出现，那是在煤矿中用于运煤的，但运煤车是用马拉的。在公路上一匹马能拉一吨煤，在“铁路”上则能拉十吨。当时曾有过将蒸汽机置于车轮上用于拉大炮，或应用于邮政驿车的想法，但都未成功。1825年，英国人斯蒂芬逊成功地设计出可以在铁路上行驶的蒸汽机车，时速达15英里，这是人类从未达到过的行驶速度。世界上最早的一条商业化客运铁路是利物浦至曼彻斯特的铁路，于1830年建成。1840年至1880年，欧洲出现了一张密集的铁路网。而此前，在1800年后不久，蒸汽机就已经被运用在内河航船上，用于水上运输。1819年，第一艘汽轮（Savannah号）穿越了大西洋。到19世纪下半叶，蒸汽发动的轮船取代帆船占据了水上运输的首要位置。

第一次工业革命期间，煤成为整个经济的基础，无论是蒸汽机、火车头，还是纺织业、钢铁业，都需要用煤。煤炭生产量大增。世界煤产量从1850年的4000万吨，激增至1900年的7.12亿吨，其中英国占1/3.由于工厂大多建在煤矿附近，19世纪世界工业图与产煤区分布图几乎重叠。然而，到了第二次工业革命期间，作为基本能源的煤却被其他能源所逐步取代。这主要是依靠两项重要发明。

首先是电的发现和应用。法拉第于1831年就提出了将机械能转换为电能的原理，可以利用这一原理制造出直流发电机。然而在1873年之前，这样的机器从未在实践中应用过。1873年之后，却出现了将电应用到工业机械化过程的迅猛势头。由于电是一种清洁、高效、可再生、应用极其广泛的能源，很快就使蒸汽机退居次要地位。1914年，电力已占英国工业能源的一半以上，另一项重大发明是内燃机，它是由尼古拉·奥托于1876年发明的。这项发明使石油成为最重要的能源，蒸汽时代宣告结束。由此带来的是一系列革命性的变化。

第二次工业革命的一个重要特点，是科学在工业中的作用日益凸显。第一次工业革命期间，一系列重大革新都是在一些发明家，主要是一些技工、工匠的钻研和摸索下，在实践中完成的。而到了19世纪下半叶，随着电学、化学的成熟和发展，科学理论无疑成了新工艺和新产业发展的基石，主要的发明大多来自科学家的实验室，从而出现了科学革命与工业革命携手并进的势头。